Das konventionell zur Herstellung leichter Edelstahlseitenwandstrukturen für Schienenfahrzeuge (Personenbeförderung) eingesetzte MSG- und Widerstandspunktschweißen führt besonders auf der sichtbaren Außenseite zu Verwerfungen, die zur Zeit durch aufwändige Richtarbeiten minimiert werden. Ein wesentlicher Störfaktor beim Widerstandspunktschweißen ist der Wärmeeintrag bedingt durch das Schweißen der Gerippeunterstruktur. Die Fügestellen in den Durchdringungsknoten der Profile werden dabei zur Zeit mit MIG-Verfahren verschweißt. In einem Forschungsvorhaben wurde eine lasergestützte Fügetechnik zur Herstellung dieser Strukturen entwickelt. Dabei wurde der Bauteilverzug durch den Einsatz des Laserstrahlschweißverfahrens und die systematische Anpassung der Nahtgeometrie unter Beibehaltung des erforderlichen Tragverhaltens reduziert. Im Rahmen des Projektes sollten unterschiedliche Möglichkeiten zur Nutzung des Stahlleichtbaupotentials durch den Einsatz des wärmearmen Lasers als Fügewerkzeug erarbeitet werden. Das technologische Ziel bestand darin, eine optimierte Gestaltung der Unterstruktur und der Verbindungstechnik zu realisieren, sowie lokale Verstärkungen auf der Innenseite der Beblechung mit deutlich geringerer Wanddicke so zu platzieren, dass eine erhöhte Beulsteifigkeit bei verminderter Masse der Struktur erzielt wird. Wesentliche Randbedingungen bestanden zum einen in der Anwendung des Lasers, zum anderen in abgestimmten neuen konstruktiven Detaillösungen. Aufgrund seiner hohen Energiedichte und der extrem kurzen Aufheiz- und Abkühlraten, die zu sehr eng begrenzten Ausmaßen der Schmelz- und Wärmeeinflusszonen führen und zudem kleine Schmelzvolumina ermöglichen, bietet das Laserstrahlschweißen beim Verbinden hochlegierter Werkstoffe wesentliche Vorteile. Durch den Einsatz der Lasertechnologie ist es möglich, die Verzüge in der Struktur von Schienenfahrzeugen aus Stahl zu vermindern und den Aufwand an Nacharbeit zu reduzieren. Für die Zulassung eines Wagenkastens wurden die vorgeschriebenen Prüfungen durchlaufen.
Laserstrahlgeschweißtes Schienenfahrzeug - Leichtbaustrukturen aus Stahl
2002
6 Seiten, 7 Bilder, 12 Quellen
Aufsatz (Konferenz)
Deutsch
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